從錫電塵中提取銦等有價(jià)金屬的試驗(yàn)研究

周萍

(株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南株洲 412004)

錫渣經(jīng)電爐處理，錫渣中錫、銦、鋅、鉛、鉍、砷、鐵等金屬揮發(fā)進(jìn)入電塵中。部分冶煉廠家是將這種成分復(fù)雜的錫電塵直接返回錫系統(tǒng)中再次利用，使錫系統(tǒng)中雜質(zhì)元素含量富集越來(lái)越高，對(duì)錫系統(tǒng)生產(chǎn)造成潛在的危險(xiǎn)，同時(shí)造成二次資源的浪費(fèi)，長(zhǎng)期污染環(huán)境。

錫電塵中富集大量銦、錫等有價(jià)值的稀散金屬，這些金屬?gòu)V泛應(yīng)用于電子計(jì)算機(jī)、光電、能源、航天航空、國(guó)防軍事、核工業(yè)和現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)等高科技領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)對(duì)這些金屬需求量越來(lái)越大。因此，為了更好地合理利用錫電塵中的有效資源，減少污染，保護(hù)環(huán)境，從錫電塵中提取銦等有價(jià)金屬具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)境效益。

本研究以錫電塵為原料，采用中浸－酸浸兩段浸出，酸浸液作為萃取料液進(jìn)行萃?。摧停摧鸵褐泻统s工藝處理，銦的浸出率達(dá)到85%，銦萃取過(guò)程中，得到品位在98%的粗銦。整個(gè)流程銦回收率達(dá)到80%以上。

1 物料的成分及特點(diǎn)

物料為灰白色固體。其化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 錫電塵化學(xué)成分表 %

從表1可以看出:錫電塵物料中 In含量達(dá)0.39%～0.418%，同時(shí)含有一定量的Zn、Pb、Sn元素。具體根據(jù)物料的特點(diǎn)，采用濕法工藝對(duì)鋅、錫、銦等有價(jià)金屬進(jìn)行有效回收。

2 工藝流程

對(duì)錫電塵先采用中浸－酸浸的兩段浸出工藝。中性浸出使錫電塵中鋅、鎘、鉛等元素分離進(jìn)入中浸出液中。中浸渣再酸性浸出，銦富集于浸出液中，錫、鉛進(jìn)入浸出渣中，經(jīng)水洗后回收利用。銦采用P204萃取銦，鹽酸溶液反萃富集，用鋅粉置換，得產(chǎn)品海綿銦，其品位大于98%。

P204萃銦后的萃余液返中浸作為浸出配液。工藝流程如圖1所示。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 錫電塵中浸－酸浸兩段浸出試驗(yàn)

3.1.1 錫電塵物料中性浸出試驗(yàn)研究

中性浸出:1#～8#均為錫電塵物料，重量為200 g，溫度控制60～70℃，液固比(V/W)=4∶1，時(shí)間90～120 min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2～表5。

圖1 錫電塵綜合回收銦工藝流程

表2 錫電塵用硫酸浸出試驗(yàn)結(jié)果

表3 錫電塵用硫酸浸出試驗(yàn)結(jié)果

從表2、表3可以得到，錫電塵物料采用硫酸進(jìn)行一段浸出，以溶液、渣分別計(jì)鋅的浸出率均達(dá)到60%以上，鎘的浸出率達(dá)到90%，錫只有10%以下浸出，大部分進(jìn)入酸浸渣中。

表4 錫電塵用硫酸+硝酸浸出試驗(yàn)結(jié)果

表5 錫電塵用硫酸+硝酸浸出試驗(yàn)結(jié)果

從表4、表5可以得到，錫電塵物料采用硫酸+硝酸進(jìn)行浸出，效果比采用單獨(dú)硫酸的浸出效果要好，尤其銦、錫基本上全部進(jìn)入渣中，鎘鋅進(jìn)入溶液中。

3.1.2 錫電塵物料中浸渣酸浸試驗(yàn)研究

酸性浸出:對(duì)中浸渣進(jìn)行酸性浸出，溫度控制80～85℃，硫酸濃度1.5 mol/L，液固比(V/W)=3∶1，時(shí)間90～120 min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6、表7。

表6 錫煙塵酸浸液試驗(yàn)結(jié)果

從表6、表7可以得到，錫電塵經(jīng)過(guò)酸浸出后，酸浸液中In含量達(dá)到1.39 g/L以上，雜質(zhì)元素Sn、Fe等元素在銦酸浸液中含量相對(duì)較低，確保銦酸浸液在萃取過(guò)程中In的萃取率，對(duì)粗銦品位也有了更好的控制。同時(shí)在整個(gè)過(guò)程中，Zn、Sn、Pb浸出率均達(dá)到90%以上。但由于錫電塵含有部分的硫，銦的浸出率只能達(dá)到80.9%左右。

3.2 萃 取

銦的萃取是利用銦在有機(jī)溶劑P204中的溶解度比其它雜質(zhì)大，萃取時(shí)溶于有機(jī)相中而與別的雜質(zhì)分離。萃取反應(yīng)如下:

In3+(水相)+3HR2PO2(有機(jī)相)=In(R2PO2)3(有機(jī)相)+3H+(水相)

表7 錫煙塵酸浸渣試驗(yàn)結(jié)果

萃取實(shí)驗(yàn)控制條件:(1)萃取級(jí)數(shù):三級(jí)逆流;有機(jī)相濃度:30%P204+70%200#煤油;(2)萃取相比: O/A=1∶5;平衡時(shí)間:3～5 min。

3.3 反 萃

使銦從有機(jī)相中分離出來(lái)，用6 mol/L的鹽酸進(jìn)行反萃，使銦轉(zhuǎn)入鹽酸溶液中，其反應(yīng)式如下:

反萃試驗(yàn)控制條件:(1)反萃級(jí)數(shù):三級(jí)逆流;反萃劑濃度:6NHCl;酸洗濃度:6NHCl;(2)萃取相比: O/A=20∶1;平衡時(shí)間:15 min。

酸浸液中銦的萃取和反萃結(jié)果如表8。

表8 酸浸液中銦的萃取和反萃試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)萃取和反萃試驗(yàn)條件控制，分別采用三次實(shí)驗(yàn)，銦的萃取、反萃效果都很好，銦的萃取、反萃率均達(dá)到95%以上。

3.4 有機(jī)相再生

在萃取時(shí)，鐵、錫等雜質(zhì)元素會(huì)與銦共同進(jìn)入有機(jī)相中，在用鹽酸作反萃劑時(shí)，由于鐵、錫難以反萃下來(lái)，因而在有機(jī)相中積累，一般運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后萃取劑中鐵、錫等雜質(zhì)顯著增加，使其萃取能力明顯下降，應(yīng)及時(shí)采取除鐵措施。有機(jī)相除鐵再生的條件為:7%草酸液+4%氫氟酸，相比:10∶1，時(shí)間:20 min，草酸液反復(fù)使用幾次后需要開(kāi)路不能循環(huán)使用，經(jīng)再生后的有機(jī)相，其萃取能力可得到恢復(fù)。

4 結(jié)論

1.錫電塵中In含量達(dá)0.39% ～0.418%，同時(shí)含有約40%Zn和10%Sn，具體根據(jù)物料的特點(diǎn)，采用濕法工藝對(duì)鋅、錫、銦等有價(jià)金屬進(jìn)行有效回收。

2.對(duì)錫電塵采用二段浸出，其中中性浸出時(shí)，采用硫酸+硝酸浸出比單獨(dú)采用硫酸效果好，錫基本上全部分離進(jìn)入渣中，Zn、Cd浸出率均達(dá)到90%，硫酸酸浸過(guò)程中，酸浸液中In含量達(dá)到1.39 g/L以上，雜質(zhì)元素Sn、Fe等元素在銦酸浸液中含量相對(duì)較低，確保銦酸浸液在萃取過(guò)程中In的萃取率，對(duì)粗銦品位有了更好的控制。

3.在含有30%P204+70%200#煤油的有機(jī)相中，對(duì)酸浸液進(jìn)行三級(jí)逆流萃取，相比1∶5、萃取時(shí)間5 min，萃余液含In達(dá)到0.002 1 g/L，銦的萃取率達(dá)97.4%。反萃液含In達(dá)到132 g/L，，銦的萃取率達(dá)91.8%。

4.該試驗(yàn)工藝簡(jiǎn)短、操作性強(qiáng)，同時(shí)銦總回收率能達(dá)到82%，粗銦品位在98%以上，達(dá)到有效回收銦的目的。

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